научная статья по теме ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШЕЙ МНЛЗ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛЕЙ ШИРОКОГО СОРТАМЕНТА Металлургия

Текст научной статьи на тему «ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШЕЙ МНЛЗ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛЕЙ ШИРОКОГО СОРТАМЕНТА»

УДК 621.746.047

ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ

ДЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШЕЙ МНЛЗ

ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛЕЙ ШИРОКОГО СОРТАМЕНТА

© А.М. Топтыгин, И.В. Неклюдов, Е.Г. Полозов, Ю.М. Айзин

ООО «Корад»

«КОРАД» 15 ЛЕТ

и

роцессы, происходящие в промежуточном ков-.ше (ИК), оказывают весьма существенное влияние на качество непрерывнолитых заготовок (НЛЗ) и на стабильность условий разливки. Накопленный опыт показывает, что физико-химические и теплофизи-ческие свойства покровного защитного шлака должны отвечать следующим основным требованиям: хорошие теплоизолирующие свойства; высокая и длительная адсорбционная способность по отношению к неметаллическим включениям (НВ) различного типа; низкая газопроницаемость для предотвращения процессов вторичного окисления; нейтральность по отношению к разливаемой стали и к огнеупорам ИК; вязкость, не затрудняющая работу стопоров; минимальный объем вредных выделений.

Отечественные и зарубежные исследования показывают, что наиболее полно этим критериям отвечают шлаки на базе тройной системы СаО-БЮ2-А12О3 с основностью в пределах 0,85-1,15 [1, 2]. С учетом этих особенностей была разработана теплоизолирующая шлакообразующая смесь (ШОС) П-4 для промежуточных ковшей, содержащая фтор, с добавками рисовой лузги, имеющая химический состав, % (по массе): СаО 30,0-35,0; БЮ2 30,0-33,0; МдО 1,5-5,0; А12О3 12,0-15,0; Ыа2О+К2О 6,0-8,0; Б 2,0-3,0; С 6,0-8,0; влажность не более 1,0.

Содержание в смеси фтора в малых концентрациях способствовало ускорению процессов плавления, а присадка рисовой лузги улучшала теплоизоляционные свойства смеси.

Испытания смеси П-4 были проведены на Волжском трубном заводе при разливке сериями плавок стали различных марок на заготовки широкого про-филеразмерного сортамента.

Ири разливке сериями до 10 плавок углеродистой стали массой по 150 т было установлено, что шлак, сформированный в ИК из смеси П-4, сохраняет высокие теплоизоляционные свойства и малоизменяющу-юся вязкость при увеличении в нем содержания А12О3 до 30%. Максимальная разность температур металла в ИК по ходу разливки не превышала 10 °С, работа стопоров оставалась стабильной. Ассимиляционные ^ свойства шлака несколько ухудшались после 4-5 плавок, без обновления его в ИК.

Ири разливке трубной стали D на заготовки ь диам. 156 мм сериями из 3-6 плавок массой по 150 т, < были проведены сопоставительные испытания смен си И-4 следующего химического состава, % (по мас-^ се): 33,5 СаО; 31,0 БЮ2; 1,5 МдО; 14,0 А12О3; 0,1 МпО;

2,6 Беобщ; 3,0 Б; 6,2 С. Испытывали ШОС, содержащую рисовую лузгу, и смесь того же состава без рисовой лузги. Илавки разливали через промежуточные ковши с различного типа футеровкой рабочего слоя. Ири использовании смеси без лузги металл разливали через ИК с рабочим слоем из магнезиальной торкрет-массы, а при разливке смеси с лузгой использовали ИК с высокоглиноземистой футеровкой.

Для контроля изменения состава шлака по ходу разливки плавок всей серии отбирали пробы шлака из ИК после разливки 50, 100 т каждой плавки и при остаточной массе в сталеразливочном ковше (СК) 10 т. Изменения химического состава шлака в ИК по ходу разливки серии, выраженные предельными значениями (первая проба из первой плавки в серии и третья проба в последней плавке серии) приведены в табл. 1.

Быстрое возрастание содержания в шлаке МдО при использовании ИК с рабочим слоем из магнезиальной торкрет-массы можно объяснить только низким качеством материала для торкретирования, а некоторое увеличение содержания МдО в шлаке ИК с высокоглиноземистой футеровкой вызван, очевидно, попаданием части шлака из стальковша в конце разливки.

Адсорбционная способность шлака по отношению к А12О3 при использовании ШОС И-4 без лузги оказалась несколько ниже: после разливки 6 плавок прирост содержания А12О3 составил около 3%, в то время как при разливке трех плавок с использованием ШОС И-4 с лузгой этот прирост достигал 6%. В данном случае, очевидно, отрицательную роль сыграло увеличение содержания MgO в шлаке, вызвавшее повышение его вязкости. Однако в обоих вариантах вязкость шлака не препятствовала работе стопоров, и процесс разливки проходил стабильно. Максимальная разность температуры металла в ИК по ходу разливки плавки была в обоих вариантах практически одинакова (8-10 °С).

Испытана также еще одна модификация ШОС И-4 - смесь без лузги, но с повышенным содержанием углерода для компенсации теплозащитных свойств (%, по массе): 17,9 С; 33,4 БЮ2; 23,2 СаО; 0,8 МgО; 13,4 А12О3; 3,6 Ыа2О; 2,7 К2О; 2,2 Б; 3,0 Бе2О3.

Смесь испытывали при разливке стали на заготовки диам. 360 мм в сериях из четырех плавок (сталь 20) и трех плавок (сталь БА-1А) через ИК с высокоглиноземистой футеровкой. Содержание МgО в шлаке этой серии плавок оставалось практически неизменным (в пределах 1,9-2,2%), а содержание А12О3 возросло с 15,6% в первой пробе первой плавки в серии до 20,1% в третьей пробе в последней (четвертой) плавке в се-

Таблица 1. Изменения состава шлака в промежуточном ковше

Разновидность ШОС П-4 Тип футеровки Число плавок Пределы колебаний химического состава шлака, % (по массе)

в серии М^ А12О3 СаО 8Ю2

Без лузги Магнезиальная 6 1,9-15,4 16,8-19,2 29,1-30,1 34,0-28,3 2,7-0,59

С лузгой Высокоглиноземистая 3 3,0-4,3 16,6-22,7 35,3-32,2 27,2-28,5 1,1-1,5

Таблица 2. Составы опытных смесей

Номер смеси Химический состав ШОС, % (по массе)

СаО 8^2 А12О3 М^ Б С Влажность

I 32,4 29,7 11,9 3,8 5,9 3,3 11,8 0,4

II 26,9 27,8 14,2 3,6 7,5 3,3 11,5 0,2

III 34,5 29,2 12,0 1,5 6,9 3,0 6,8 0,5

IV 33,5 32,9 14,4 1,5 6,8 3,0 6,6 0,5

Таблица 3. Изменение содержания углерода в металле по ходу разливки %

Номер плавки в серии Сталь

Ст3 81-37 8АЕ 1010 08Ю

[С!] АС [С!] АС [С!] АС [С!] АС

1 0,16 +0,02 0,099 +0,014 0,077 +0,01 0,030 +0,008

2 0,16 +0,015 0,098 0 0,088 +0,011 0,055 0

3 0,18 +0,02 0,119 +0,014 0,083 +0,002 0,039 +0,006

4 0,17 +0,016 0,09 +0,01 0,092 +0,003 0,070 +0,001

5 0,18 +0,01 0,116 +0,01 - - - -

Примечание. [С,] - содержание углерода в первой пробе из ПК; АС - прирост содержания углерода по ходу разливки.

рии. Процесс разливки был стабилен, разница в температуре металла в ПК по ходу разливки плавки была в пределах 8-10%.

Эти испытания показали, что ШОС П-4 (в различных модификациях) при разливке заготовок различного размерного и марочного сортамента формирует в ПК защитный шлак, достаточно универсальный по отношению к составу разливаемой стали, с хорошими теплоизоляционными свойствами, обладающий длительной адсорбционной способностью по отношению к глиноземистым включениям в металле, с практически постоянной вязкостью по ходу разливки больших масс металла, что обеспечивало стабильность работы стопоров.

В конвертерном цехе ОАО «Северсталь» испытывали ШОС для промежуточного ковша с различным содержанием MgO и углерода. При этом содержание лузги в смесях I, II (табл. 2) было в 1,5-2 раза меньше, чем в смесях с низким содержанием углерода (смеси III, IV).

Плавки сталей Ст3, Б1-37, БАЕ 1010, 08Ю разливали через ПК, футерованные кирпичом КШУ без обмазки. Смесь в ковш подавали до начала разливки, после заполнения на 1/3 и затем по ходу разливки. Смесь быстро проплавлялась во время очередных присадок, сверху была покрыта пористой корочкой, не вызывала заметного износа футеровки и не затрудняла работу стопоров.

В большинстве случаев изменение температуры металла в ПК по ходу разливки составляло 2-14 °С в первых плавках серии и до 2-11 °С - в последующих.

Смеси III и IV наиболее близки по составу к смеси П-4, поэтому особое внимание было обращено на степень науглероживания в ПК металла, разливаемого под этими смесями (табл. 3). При разливке особо низкоуглеродистых сталей прирост содержания углерода достигал 12-14% (относительных). Поэтому для разливки стали такого сортамента рекомендована смесь состава П-4, но с содержанием углерода не более 2,0% (П-4-1).

Как уже отмечалось, критериями оценки технологических свойств защитной ШОС для ПК являются не только ее теплоизолирующие и вязкостные характеристики, но также и показатели загрязненности литых заготовок НВ, которые зависят от рафинирующей способности шлака и его газопроницаемости. Выделить непосредственное влияние шлака ПК на степень загрязненности металла включениями различных типов весьма сложно, поскольку на этот показатель заметно влия- £ ют технология подготовки металла к разливке, а также ? процессы, происходящие в кристаллизаторе. Тем не ме- ° нее, сохраняя идентичные условия при разливке плавок £ с сопоставимыми образцами покровного шлака, можно < с достаточной степенью вероятности выявить влияние £ опытной ШОС на пораженность металла НВ. !

Таблица 4. Оценка макроструктуры литой заготовки

Сталь Диаметр, мм Показатели макроструктуры, балл (мин-макс)

ЦП ОХН ЛП КТЗ

42CrMo4 410 1-2,5 0,5-1,5 0 0-0,5 D 156 1-2 0,5-1,0 0 0

Примечание. ЦИ - центральная пористость; ОХН - осевая химическая неоднородность; ЛИ - ликвационные полоски; КТЗ - краевая точечная загрязненность.

В ОАО «Волжский трубный завод» контролировали качество литых заготовок по темпле-там, взятым от средних (по длине ручья) заготовок из внешних и внутренних ручьев. Макроструктуру оценивали по ОСТ 14-1-235-91, а загрязненность НВ - по четырехбалльной шкале, разработанной в ЦНИИчермет им. И.И. Бардина на базе ГОСТ 1778. Контролировали шлифы, вырезанные из радиальных полосок темплетов, охватывающих подповерхностную, промежуточную (середина полоски) и осевую части темплета. В соответствии с требованиями ТУ на литую трубную заготовку из стали данной марки, максимально допустимая загрязненность по оксидам (в основном по глиноземистым включениям) не должна превышать балла 2.

Ири разливке под ШОС И-4 опытной модификации стали D на заготовки диам. 156 мм по данным 13 плавок (26 темплетов, 78 шлифов) загрязненность металла сульфидами по среднему баллу не превышала 0,8, при максимальном балле - 1,0, по оксидам, соответственно, не более 0,5 и 0,5, по силикатам, соответственно не более 1,2 и 3. Иод ШОС И-4-15 разливали заготовки диа

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком